robot de la enciclopedia para niños

Distribución normal para niños

Enciclopedia para niños
Datos para niños
Distribución normal
Normal distribution pdf.png
La línea verde corresponde a la distribución normal estándar
Función de densidad de probabilidad
Normal distribution cdf.png
Función de distribución de probabilidad
Parámetros

\mu \in\mathbb{R} \,\!

\sigma > 0 \,\!
Dominio x \in\mathbb{R} \,\!
Función de densidad (pdf)

Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \frac1{\sigma\sqrt{2\pi</td></tr><tr><td class="noprint" colspan="3" style="text-align:left;"></td></tr></table><!--IB_END-->\; e^{ - \frac{(x-\mu)^2}{2\sigma^2}} \,\! |cdf = \frac12\left[1 + \operatorname{erf}\left( \frac{x-\mu}{\sigma\sqrt{2}}\right)\right] |media = \mu \,\! |mediana = \mu \,\! |moda = \mu \,\! |varianza = \sigma^2 \,\! |simetría = 0 |curtosis = 0 |entropía = \ln\left(\sigma\sqrt{2\,\pi\,e}\right)  \,\! |mgf = M_X(t)= e^{\mu\,t+\frac{\sigma^2 t^2}{2}} \,\! |car = \chi_X(t)=e^{\mu\,i\,t-\frac{\sigma^2 t^2}{2}} \,\! }}

En estadística y probabilidad, la distribución normal es una de las distribuciones de probabilidad más importantes. También se le conoce como distribución de Gauss o distribución gaussiana. Es un tipo de distribución para variable continua, lo que significa que puede tomar cualquier valor dentro de un rango.

La gráfica de esta distribución tiene una forma de campana, por eso se le llama la campana de Gauss. Es simétrica, lo que significa que si la doblas por la mitad, ambos lados coinciden.

Esta distribución es muy útil porque nos ayuda a entender y predecir muchos fenómenos en la naturaleza, la sociedad y la psicología. Aunque a veces no sabemos por qué ocurren ciertos eventos, la distribución normal puede explicarlos si pensamos que son el resultado de muchas pequeñas causas independientes que se suman.

También es importante para un método llamado mínimos cuadrados, que se usa para encontrar la mejor línea que se ajusta a un conjunto de datos.

¿Dónde podemos ver la distribución normal?

La distribución normal aparece en muchos lugares. Aquí tienes algunos ejemplos:

  • Características físicas: Como la estatura de las personas o el tamaño de ciertos animales.
  • Efectos de tratamientos: Por ejemplo, cómo reacciona un grupo de personas a un fármaco.
  • Comportamientos sociales: Como la cantidad de un producto que consume un grupo de personas.
  • Medidas de habilidad: Como las puntuaciones en algunos test de inteligencia.
  • Ruido: El nivel de ruido en las telecomunicaciones.
  • Errores de medición: Los pequeños errores que cometemos al medir algo.

Además, la distribución normal es fundamental en la estadística. Por ejemplo, si tomas muchas muestras de una población y calculas el promedio de cada muestra, esos promedios tienden a seguir una distribución normal, incluso si la población original no la sigue. Esto es cierto si las muestras son lo suficientemente grandes.

Historia de la distribución normal

Archivo:Abraham de moivre
Abraham de Moivre, quien descubrió por primera vez la distribución normal.

La idea de la distribución normal fue presentada por primera vez por un matemático llamado Abraham de Moivre en 1733. Él la descubrió mientras estudiaba cómo se comportaba la distribución binomial cuando se trabajaba con números muy grandes.

Más tarde, otro gran matemático, Laplace, amplió el trabajo de De Moivre en 1812. Hoy, a esta combinación de sus descubrimientos se le conoce como el Teorema de De Moivre-Laplace.

Gauss, un matemático muy famoso, también usó mucho esta distribución para analizar datos de astronomía. Por eso, su nombre se asoció a ella, aunque De Moivre la descubrió primero. Esto es un ejemplo de la ley de Stigler, que dice que los descubrimientos a menudo no llevan el nombre de su descubridor original.

El nombre de "campana" para la forma de la gráfica fue usado por primera vez por Esprit Jouffret en 1872. El término "distribución normal" fue dado por varios científicos alrededor de 1875.

¿Qué es la media y la desviación típica?

Para entender la distribución normal, necesitamos conocer dos valores importantes:

  • Media (\mu): Es el promedio de todos los datos. En la distribución normal, la media es el centro de la campana. También es la mediana (el valor central) y la moda (el valor que más se repite).
  • Desviación típica (\sigma): Nos dice qué tan dispersos están los datos alrededor de la media. Si la desviación típica es pequeña, los datos están muy juntos. Si es grande, están más separados.

Propiedades de la distribución normal

Aquí te contamos algunas características importantes de la distribución normal:

  • Es simétrica alrededor de su media (\mu).
  • Los puntos donde la curva cambia de forma (llamados puntos de inflexión) están a una distancia de \sigma de la media, es decir, en x=\mu-\sigma y x=\mu+\sigma.
  • Regla 68-95-99,7: Esta es una propiedad muy útil:

* Alrededor del 68.26% de los datos están a una distancia de una desviación típica (\sigma) de la media. Esto significa que caen entre Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \mu-\sigma y Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \mu+\sigma . * Alrededor del 95.44% de los datos están a una distancia de dos desviaciones típicas (Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): 2\sigma ) de la media. * Alrededor del 99.74% de los datos están a una distancia de tres desviaciones típicas (Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): 3\sigma ) de la media.

Archivo:Standard deviation diagram micro
Distribución de probabilidad alrededor de la media en una distribución N(μ, σ2).

Estandarización de variables normales

Podemos transformar cualquier distribución normal en una distribución normal estándar. Esta es una versión especial donde la media es 0 y la desviación típica es 1. Esto se hace con una fórmula sencilla: Z = \frac{X - \mu}{\sigma} \! Donde X es tu dato, \mu es la media y \sigma es la desviación típica. La Z resultante es un valor estandarizado que puedes usar para comparar datos de diferentes distribuciones.

El Teorema del Límite Central

El Teorema del límite central es una idea muy poderosa en estadística. Dice que si sumas un gran número de variables aleatorias (que no tienen por qué ser normales), el resultado de esa suma se parecerá mucho a una distribución normal.

Esto es importante porque nos ayuda a usar la distribución normal para aproximar otras distribuciones, como:

  • La distribución binomial: Se usa para preguntas de "sí/no" (como lanzar una moneda muchas veces). Si el número de intentos es grande, se parece a una normal.
  • La distribución de Poisson: Se usa para contar eventos raros (como el número de llamadas que recibe un centro en una hora). Si el número de eventos es grande, también se parece a una normal.

Archivo:Normal approximation to binomial.svg

¿Por qué es tan común la distribución normal?

La distribución normal aparece en muchos lugares porque, como explica el Teorema del Límite Central, cuando muchas pequeñas causas actúan juntas y se suman, el resultado tiende a ser normal.

Sin embargo, a veces las causas actúan de forma multiplicativa, no aditiva. En esos casos, el logaritmo de la variable es el que sigue una distribución normal, y la variable original sigue una distribución log-normal.

Aquí hay más ejemplos de dónde se ve la distribución normal:

  • Errores de medición: Se asume que los errores que cometemos al medir algo son normales. Si no lo son, significa que hay algún error importante que no hemos considerado.
  • Características físicas de seres vivos: El tamaño de los animales adultos a menudo sigue una distribución log-normal. Sin embargo, algunas medidas como la presión sanguínea en humanos se asumen como normales, a menudo separando a hombres y mujeres.
  • Variables financieras: Los cambios en los precios de las acciones o las tasas de cambio a menudo se modelan con distribuciones log-normales, porque los cambios son multiplicativos (como el interés compuesto). Sin embargo, en la realidad, estas variables pueden tener "colas pesadas", lo que significa que los eventos extremos (como las caídas del mercado) son más probables de lo que predice el modelo normal.
Archivo:Crowd outside nyse
El modelo normal de movimiento de activos no incluye movimientos extremos como quiebras financieras.
  • Tests de inteligencia: A veces, los tests se diseñan para que las puntuaciones se distribuyan normalmente. Esto ayuda a comparar los resultados de las personas.

Uso en computación

Para las simulaciones por ordenador, a veces necesitamos generar números que sigan una distribución normal. Hay varios métodos para hacer esto:

  • El método de Box-Muller es una forma de tomar dos números aleatorios simples y transformarlos en dos números que siguen una distribución normal.
  • El algoritmo Zigurat es un método aún más rápido para generar estos números.

Galería de imágenes

Véase también

Kids robot.svg En inglés: Normal distribution Facts for Kids

kids search engine
Distribución normal para Niños. Enciclopedia Kiddle.